(57)【要約】【課題】  本発明の目的は、廃油中に溶存している冷媒を分離し、廃油から冷媒を除去すると共に、冷媒を回収することができる冷媒分離回収装置を提供する。【解決手段】  冷媒を含む廃油を収容する蒸留タンク１０と、この蒸留タンク１０の全面に配設された加熱手段１３と、蒸留タンク１０内に配設された攪拌手段２０とを備え、蒸留タンク１０内に供給された廃油から冷媒を気化させて分離し、廃油と冷媒を分離する冷媒分離回収装置Ｓであって、攪拌手段２０は複数の回転する羽根２１を備え、羽根２１の中心が収納された廃油の液面より上方位置にあるように配置されている。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷媒を含む廃油を収容する蒸留タンクと、該蒸留タンクの全面に配設された加熱手段と、前記蒸留タンク内に配設された攪拌手段とを備え、前記蒸留タンク内に供給された廃油から冷媒を気化させて分離し、廃油と冷媒を分離する冷媒分離回収装置であって、前記攪拌手段は複数の回転する羽根を備え、前記羽根の中心が収納された廃油の液面より上方位置にあるように配置してなることを特徴とする冷媒分離回収装置。
【請求項２】
前記蒸留タンクは、側面の長さが異なるようなコの字型に曲げ加工した二組の板材を、溶接位置が中心位置に重ならないように溶接した角タンクから構成されたことを特徴とする請求項１記載の冷媒分離回収装置。
【請求項３】
冷媒を含む廃油を収容する蒸留タンクと、該蒸留タンクの全面に配設された加熱手段と、前記蒸留タンク内に配設された攪拌手段とを備え、前記蒸留タンク内に供給された廃油から冷媒を気化させて廃油と冷媒を分離する冷媒分離手段と、分離された廃油を冷却装置を介して回収する油回収手段と、
前記冷媒分離手段によって分離された冷媒を複数の冷却装置によって冷却して液体として回収する冷媒回収手段と、を備え、
前記冷媒回収手段は前記複数の冷却装置を介して前記分離された冷媒に含まれる油分を分離し、前記冷却装置に接続された回収部によって油分が分離された冷媒を回収し、回収後に冷媒の一部が気化したガスをガス処理ラインへ誘導してなることを特徴とする冷媒分離回収装置。
【請求項４】
前記複数の冷却装置のうち、少なくとも一つは真空状態下で冷却を行うことを特徴とする請求項３記載の冷媒分離回収装置。
【請求項５】
前記攪拌手段は複数の回転する羽根を備え、前記羽根の中心が収納された廃油の液面より上方位置にあるように配置してなることを特徴とする請求項３または４記載の冷媒分離回収装置。
【請求項６】
前記蒸留タンクは、側面の長さが異なるようなコの字型に曲げ加工した二組の板材を、溶接位置が中心位置に重ならないように溶接した角タンクから構成されたことを特徴とする請求項３乃至５いずれか記載の冷媒分離回収装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は冷媒分離回収装置に係り、特に工業用、家庭用を問わず冷凍・冷蔵庫やエアコンを含む圧縮機等から廃棄処分する際に回収される冷凍サイクル内の廃油から冷媒を分離する冷媒分離回収装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、冷凍装置に使用されている圧縮機（特に、密閉型圧縮機）等には、圧縮機の摺動部分を潤滑するための冷凍機油が溜め込まれており、この冷凍機油には、冷媒（例えば、フロンガス）が溶存している。上記圧縮機を分解再利用する場合、従来圧縮機内の冷凍機油は廃油として取り出されるが、該廃油には、上記したように冷媒が溶存しているので、そのまま燃やすと有毒ガス（例えばフッ酸、塩酸など）が発生し、フロンの濃度が高い場合（３％以上）には、焼却温度の低下を誘発して未分解のフロン、副生成物が大気に放出される可能性もあり、ボイラーなどの燃料として再利用することができなかった。なお、廃油を放置しておけば、廃油に溶存している冷媒は自然に大気中に放出されるが、廃油中の冷媒濃度が燃料として使用できる程度まで低下するには相当長い時間がかかるだけでなく、冷媒を大気に放出することは環境面からも望ましくない。
【０００３】
そこで、圧縮機から取り出された廃油から冷媒を、大気へ放出することなく、効率良く分離する技術の開発が求められるようになってきており、例えば、廃油を供給される蒸留タンクを加熱して冷媒を気体として抽出する技術や、蒸留タンク内の廃油中にプロペラ式撹拌機を配置して撹拌したり、気泡を廃油中へ導入して廃油を攪拌し、それぞれ気体化を促進し、冷媒を気化させて抽出する技術が提案されている（特許文献１参照）。
【０００４】
しかし、特許文献１におけるように、加熱のみにより冷媒の気化を促進するようにした場合、冷媒の気化は廃油の表面近くでしか行われにくいところから、冷媒の分離に時間かかるという不都合があった。また廃油中にプロペラ式攪拌機を配置する場合には、廃油中を攪拌するため、廃油中を攪拌できて表面への気化を図ることはできるが、廃油中のみの攪拌では気化効率が悪いという不都合があった。
【０００５】
そこで、上記不都合を解決するために、冷媒を含む廃油がポンプ装置を介して供給される蒸留タンクと、前記廃油を加熱する加熱手段とを備え、前記蒸留タンク内に供給された廃油から冷媒を蒸発させて分離する冷媒分離回収装置において、前記蒸留タンク内に、供給される廃油を霧状に噴出させるシャワーノズルを備えた分離装置が知られている（例えば、特許文献２参照）。
【０００６】
【特許文献１】特開平９−２２９５２１号公報
【特許文献２】特開２０００−２５７９９９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記特許文献２の技術は、廃油を常時シャワー状にして供給する必要があり、粘性のある廃油等の場合には、ノズルの詰まりを予防するメンテナンスが必要となるだけでなく、冷媒の抽出作業中にも、ポンプ等を稼動する必要があった。
【０００８】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、その目的は、廃油中に溶存している冷媒を分離し、廃油から冷媒を除去すると共に、冷媒を回収することができる冷媒分離回収装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記課題は、本発明の冷媒分離回収装置によれば、冷媒を含む廃油を収容する蒸留タンクと、該蒸留タンクの全面に配設された加熱手段と、前記蒸留タンク内に配設された攪拌手段とを備え、前記蒸留タンク内に供給された廃油から冷媒を気化させて分離し、廃油と冷媒を分離する冷媒分離回収装置であって、前記攪拌手段は複数の回転する羽根を備え、前記羽根の中心が収納された廃油の液面より上方位置にあるように配置してなること、により解決される。
【００１０】
このように、攪拌手段として羽根の中心が収納された廃油の液面より上方位置にあるように配置すると、羽根の面に液体が付着し、より気相に接する液体の表面積が増え、気相に発生する冷媒の量が増え、効果的に冷媒抽出速度を向上させることができる。
【００１１】
このとき、前記蒸留タンクは、側面の長さが異なるようなコの字型に曲げ加工した二組の板材を、溶接位置が中心位置に重ならないように溶接した角タンクから構成するように構成すると好適である。このように構成すると、フランジ部分に変形が生じず長期間にわたり高真空を保つことが可能となる。
【００１２】
前記課題は、請求項３に係る冷媒分離回収装置によれば、冷媒を含む廃油を収容する蒸留タンクと、該蒸留タンクの全面に配設された加熱手段と、前記蒸留タンク内に配設された攪拌手段とを備え、前記蒸留タンク内に供給された廃油から冷媒を気化させて廃油と冷媒を分離する冷媒分離手段と、分離された廃油を冷却装置を介して回収する油回収手段と、
前記冷媒分離手段によって分離された冷媒を複数の冷却装置によって冷却して液体として回収する冷媒回収手段と、を備え、前記冷媒回収手段は前記複数の冷却装置を介して前記分離された冷媒に含まれる油分を分離し、前記冷却装置に接続された回収部によって油分が分離された冷媒を回収し、回収後に冷媒の一部が気化したガスをガス処理ラインへ誘導してなること、により解決される。
【００１３】
このように、本発明の冷媒分離回収装置は、複数の冷却装置を備えているので、これらの冷却装置で冷媒を冷却することにより、効率的に冷媒を回収することが可能となる。
また、気化したガスはガス処理ラインで処理されるので、冷媒回収後に冷媒の一部が気化したとしても、系外に冷媒が放出されることなく好適である。
【００１４】
さらに、前記複数の冷却装置のうち、少なくとも一つは真空状態下で冷却を行うようにすると好適である。真空状態下の冷却では、分離されたガス状の冷媒から、ガス中に含有される油分を凝縮して回収することができる。
【００１５】
また、上記冷媒分離回収装置において、前記攪拌手段が複数の回転する羽根を備えた構成とし、前記羽根の中心が収納された廃油の液面より上方位置にあるように配置すると好適である。
また、前記蒸留タンクを、側面の長さが異なるようなコの字型に曲げ加工した二組の板材から構成すると好適である。二組の板材は、溶接位置が中心位置に重ならないように溶接し、角タンクとして形成する。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、冷媒を含む廃油から、廃油と冷媒を分離する冷媒分離回収装置において、廃油を収容する蒸留タンクに攪拌手段としての羽根を設け、この羽根の中心が廃油の液面より上方位置にあるように配置しているので、羽根の面に液体を好適に付着させて、気相に接する液体の表面積を増加させることが可能となる。よって、気相に発生する冷媒の量が増え、効果的に冷媒を抽出することが可能となる。
【００１７】
また、分離された冷媒を回収するための冷却装置を複数備えており、これら複数の冷却装置の一つは真空状態下で冷却を行うので、分離された冷媒から、さらに油分のみを凝縮して回収することが可能となる。このようにして、精度良く廃油と冷媒の分離を行うことが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の一実施形態について、図を参照して説明する。なお、以下に説明する部材、配置等は、本発明を限定するものではなく、本発明の趣旨に沿って各種改変することができることは勿論である。
図１乃至図５は本発明の一実施形態を示すもので、図１は冷媒分離回収装置を示す構成図、図２は冷媒分離回収装置を示す側面図、図３は攪拌手段の説明図、図４は蒸留タンクの構成を示す説明図、図５は蒸留タンクの接合を示す説明図である。
【００１９】
本実施形態で示す冷媒分離回収装置は、廃油から冷媒を分離回収するための装置である。
この冷媒分離回収装置は、圧縮機（図示省略）等から抜き取られた冷媒（例えば、フロン）を含む廃油（すなわち、フロン混合油）から油分と冷媒とに分離してそれぞれを回収するリサイクルシステムの一部を構成するものである。
【００２０】
本実施形態の冷媒分離回収装置Ｓは、廃油とガス冷媒を分離する冷媒分離手段１と、分離された廃油を回収する油回収手段２と、分離された冷媒を回収する冷媒回収手段３と、を備えて構成されている。
【００２１】
本実施態様の冷媒分離手段１は、図１及び図２に示すように、蒸留タンク１０と、加熱手段としてのヒーター１３と、攪拌手段としての攪拌機２０とを備えている。
蒸留タンク１０は、バッチ処理（すなわち、蒸留タンクに所定量の廃油を処理毎に供給する処理）によって、廃油ドラムＯＤからガス冷媒を含む廃油をとり込み、収容するものである。
【００２２】
蒸留タンク１０の内部は、真空ポンプ５０が作動することにより真空状態とされる。蒸留タンク１０には圧力計１４ａが設けられており、適正な真空度が保たれる。
【００２３】
蒸留タンク１０で真空蒸留される廃油の冷媒含有率は、例えば４ｗｔ％程度である。廃油は廃油ドラムＯＤに格納されている。廃油ドラムＯＤの廃油は、蒸留タンク１０が真空引きされるのに従って、蒸留タンク１０に導入される。
廃油はサクションフィルターＦを介して導入され、このサクションフィルターＦにより、廃油中のゴミなどが除去される。
【００２４】
本例の蒸留タンク１０は、攪拌機２０の羽根２１の面積を大きくとるために、角タンクとされている。
図３及び図４に蒸留タンク１０の作成方法を示す。蒸留タンク１０は、二枚の板１１ａ，１１ｂをコの字型に曲げ加工し、これらを図４に示すように組み付ける。
【００２５】
そして、図５に矢印で示す箇所で溶接する。溶接位置は中心位置に重ならないようにする。溶接は、蒸留タンク１０の強度を最適に保てる位置で行われる。最適な溶接位置は数値解析で算出する。
【００２６】
蒸留タンク１０の側面を上記のように作成することにより、経年変化による変形を防止することができる。
比較例として、蒸留タンクの側面を、板４枚を用いてすみ肉溶接をして形成した構成のものや、あるいはコの字部材を中心位置で溶接した構成のものが考えられる。このような構成とした場合、天板を取り付けるフランジ部分が経年変化で変形しやすく、長期使用により真空度が落ちてくるという不都合が生じる。
これに対して、本例のようなタンク構造にしておくと、フランジ部分に変形が生じず長期間にわたり高真空を保つことができる。
【００２７】
本実施態様の加熱手段としてのヒーター１３は、蒸留タンク１１の全面に配設されている。すなわち、図２に示すように、ヒーター１３は、蒸留タンク１０の下面１０ａ、側面１０ｂ、上面１０ｃ、下面と側面を連結する面１０ｄに配設され、蒸留タンク１０を全面から囲むように設けられている。
【００２８】
ヒーター１３により、廃油が加熱され、溶解度が下がって油からの冷媒分離が促進される。また、廃油の粘性が下がって廃油中に溶存している冷媒の気泡が液面に到達しやすくなる。
【００２９】
また本例では、ヒーター１３が蒸留タンク１０の全面に設けられているので、上記機能の他に、蒸留タンク１０の全面を加熱することによって、気化した冷媒が蒸留タンク１０の気相部で再凝縮するのを防止することができる。よって、冷媒の抽出速度が向上する。
【００３０】
ヒーター１３は、例えば面状の電気ヒータから構成されている。あるいは、熱線を使用し、蒸留タンク１０の外周面に巻き付けたり、或いは格子状に配設して、蒸留タンク１０を被覆するように均一に配設することにより構成されている。
【００３１】
ヒーター１３の温度は、廃油の引火点以下の温度とすると好適である。例えば、廃油の引火点が１３０℃の場合は、ヒーター１３の温度を１００℃以下とすると好適である。ヒーター１３の温度は、温度センサー１４で検知され、適正温度を保つように制御される。
【００３２】
本実施態様の攪拌手段としての攪拌機２０は、前記蒸留タンク１０内に配設されている。
攪拌機２０は、板状の羽根２１を四枚有しており、蒸留タンク１０内に収容された廃油をかき混ぜる回転式アジテータとして機能するものである。攪拌機２０は、図示しないギアドモータにより駆動される。
【００３３】
攪拌機２０は、廃油を攪拌し、廃油中に溶存している冷媒の気泡を液面に到達させ易くするものである。本例では、効果的に攪拌を行うために、攪拌機２０の位置に基づいて、蒸留タンク１０内の廃油の液面制御を行っている。
【００３４】
蒸留タンク１０には、上部レベル計１２ａと下部レベル計１２ｂが設けられ、蒸留タンク１０内での液面の位置が調整される。上部レベル計１２ａにより液面の上限が規定され、下部レベル計１２ｂにより液面の下限が規定される。
蒸留タンク１０内では、攪拌機２０の羽根２１の中心２２が、収納された廃油の液面より上方位置にあり、且つ、攪拌機２０の下側にくる羽根２１が全て廃油につかる位置になるように、レベル計での計測がなされ、廃油ドラムＯＤから取り込まれる廃油の量が調整され、液面が設定される。
【００３５】
本例では攪拌機２０の回転数を３０ｒｐｍ程度に設定している。廃油の粘性の関係で、この程度の回転数が適当なためである。
本例の攪拌機２０を使用することにより、羽根２１の面に液体が付着し、より気相に接する液体の表面積を増加させることが可能となる。これにより、気相に発生する冷媒の量が増え、効果的に冷媒を抽出し、抽出速度を向上させることが可能となる。
【００３６】
本実施態様の油回収手段２は、上述の冷媒分離手段１で分離された回収油を、冷却装置３０を介して回収する。
油回収手段２は、分離された回収油を冷却するオイルクーラー３０と、回収油ドラムＫＤとから構成されている。
【００３７】
本実施態様の冷媒回収手段３は、冷媒分離手段１によって廃油から分離されたガスを回収する。冷媒回収手段３は、冷却装置としてのフロントクーラー５２とアフタークーラー５３を備え、ガス状態で分離された冷媒から、さらに冷媒と油分とを分離させて、それぞれ回収する。
【００３８】
フロントクーラー５２及びアフタークーラー５３は、冷却水温度が５℃以下とされている。フロントクーラー５２は真空状態で冷却を行い、アフタークーラー５３は大気圧状態で冷却を行うように構成されている。
上記冷却水の温度は冷媒が凝縮する温度であるが、フロントクーラー５２では圧力が真空であるため冷媒はほとんど凝縮せずガス状態で真空ポンプ５０に吸い込まれる。油分は凝縮され、第１回収ポット６０に回収される。
【００３９】
真空ポンプ５０から排出されたガスは、アフタークーラー５３に送られて冷却される。真空ポンプ５０以降の系は加圧系となっている。よって、アフタークーラー５３でほとんどの冷媒は凝縮され液体として第２回収ポット７０に回収される。
【００４０】
なお、冷媒は蒸気圧をもっているので、沸点以下の温度に冷却しても気相に冷媒が蒸発してしまう。第２回収ポット７０は冷媒の沸点以下に冷却されているものの、気相に冷媒蒸気が発生し、結果、外部に冷媒が放出されるおそれがある。
【００４１】
そこで、第２回収ポット７０より気化した冷媒を、サイレンサー８０及び処理ガスラインＧＬを経て冷媒回収装置に送り、冷媒を液体として回収する。
冷却回収装置より系外に放出される冷媒濃度は０ｐｐｍであり、系外に冷媒が放出されることはない。
【００４２】
図面中、符号Ｖは開閉弁である。符号Ｖ１は蒸留タンク１０に設けられた開閉弁であり、蒸留タンク１０から回収油ドラムＫＤに油を落とすときに開弁される。
符号Ｖ２，Ｖ３は、冷却装置５２，５３と第１回収ポット６０及び第２回収ポット７０との間に設けられた開閉弁であり、冷却装置５２，５３から第１回収ポット６０及び第２回収ポット７０に冷媒を回収するときに開弁される。
開閉弁Ｖ４は蒸留タンク１０と真空ポンプ５０との間に設けられ、通常は開状態とされる。
開閉弁Ｖ５は、油排出時や冷媒の回収時に開弁され、外気が取り込まれる。
【００４３】
次に、上記構成の冷媒分離回収装置Ｓを用いて、廃油から冷媒を分離させる処理工程について説明する。
まず、真空ポンプ５０を作動させて、蒸留タンク１０内を減圧する。すると、廃油ドラムＯＤと蒸留タンク１０との間に圧力差が生じるため、廃油ドラムＯＤ内の廃油は、廃油ラインＯＬ及びサクションフィルターＦを介して、冷媒分離装置１の蒸留タンク１０に送られる。
【００４４】
廃油は例えば２００リットル程度が導入される。蒸留タンク１０では上部レベル計１２ａと下部レベル計１２ｂにより液面が計測され、液面が適正範囲になるように廃油量が調整される。
【００４５】
蒸留タンク１０では、ヒーター１３による廃油の加熱と、攪拌機２０による廃油の攪拌が行われ、冷媒の抽出が行われる。バッチ時間（すなわち、回収油中の残留冷媒濃度が目標濃度以下になる時間）と回収油残留冷媒濃度の関係を予め実験にて把握しておき、バッチ時間が所定時間経過した時点で冷媒の抽出を終了する。
なお、回収油残留冷媒濃度は分析機器（ガスクロマトグラフ法）の検出限界２０００ｐｐｍ以下となるようにする。
【００４６】
上記真空蒸留により、廃油に溶存している冷媒は、ガスの状態で分離され、蒸留タンク１０の上部から排出ガスラインＨＬを経て冷媒回収手段３に送られる。このガスは、冷媒と廃油から発生したオイルミストの混合物となっている。
【００４７】
ガスは、まずフロントクーラー５２で冷却され、油分が回収される。ここでは、圧力が真空であるため、冷媒はほとんど凝縮せずガス状態で真空ポンプ５０に吸い込まれる。油分は凝縮され、第１回収ポット６０に回収される。
【００４８】
真空ポンプ５０から排出されたガスは、アフタークーラー５３に送られ冷却される。ここでは加圧系となっているため、アフタークーラー５３でほとんどの冷媒は凝縮され液体となって第２回収ポット７０に回収される。
なお、第２回収ポット７０より気化した冷媒は、サイレンサー８０及び処理ガスラインＧＬを経て冷媒回収装置に送られ、液体として回収される。
【００４９】
また、蒸留タンク１０内には、バッチ時間を経過した後、冷媒が抽出された回収油が存在している。この油は油回収手段２で回収される。
油回収時には、全システムを停止し、開閉弁Ｖ５を開いて系内に外気を導入し、蒸留タンク１０の真空解除を行う。開閉弁Ｖ１が開かれると、重力で油が蒸留タンク１０の外部に取り出される。
【００５０】
油は１００℃程度に加熱された状態であるので、オイルクーラー３０で冷却し、５０℃以下程度まで冷却された後、回収油ドラムＫＤに回収される。
蒸留タンク１０が空になった状態で、新たな冷媒混入廃油を所定量投入し、バッチ処理を行う。
【００５１】
なお、上記実施例では、予め把握されたバッチ時間（例えば約６０分）でバッチ終了を決定しているが、その他の指標として真空度を用いても良い。すなわち、蒸留タンク１０内の真空度が３０ｔｏｒｒ以下になれば目標濃度を達成しているという実験結果があるため、この指標に基づいて処理を行うと良い。
【００５２】
また、上記実施例では、冷媒含有量が４ｗｔ％程度の廃油の処理について説明したが、さらに高濃度の廃油の処理を行うことができるのは勿論である。この場合は、バッチ時間を延長することによって目標濃度を達成することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本発明の一実施態様に係る冷媒分離回収装置を示す構成図である。
【図２】本発明の一実施態様に係る冷媒分離回収装置を示す側面図である。
【図３】本発明の一実施態様に係る攪拌機の説明図である。
【図４】本発明の一実施態様に係る蒸留タンクの構成を示す説明図である。
【図５】本発明の一実施態様に係る蒸留タンクの接合を示す説明図である。
【符号の説明】
【００５４】
１  冷媒分離手段
２  油回収手段
３  冷媒回収手段
１０  蒸留タンク
１０ａ〜１０ｄ  蒸留タンクの面
１２ａ  上部レベル計
１２ｂ  下部レベル計
１３  加熱手段（ヒーター）
１４ａ  圧力計
１４ｂ  温度センサー
２０  攪拌手段（攪拌機）
２１  羽根
２２  羽根の中心
３０  冷却装置（オイルクーラー）
５０  真空ポンプ
５２  冷却装置（フロントクーラー）
５３  冷却装置（アフタークーラー）
６０  回収部（第１回収ポット）
７０  回収部（第２回収ポット）
８０  サイレンサー
Ｆ  サクションフィルター
Ｓ  冷媒分離回収装置
Ｖ  開閉弁
ＫＤ  回収油ドラム
ＯＤ  廃油ドラム
ＯＬ  廃油ライン
ＨＬ  排出ガスライン
ＧＬ  処理ガスライン
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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